Lý lịch

Trong quá trình sạc và xả pin, dung lượng sẽ bị ảnh hưởng bởi quá điện áp do điện trở trong gây ra. Là một thông số quan trọng của pin, điện trở trong đáng được nghiên cứu để phân tích sự xuống cấp của pin. Điện trở trong của pin có:

• Điện trở trong Ohm (R_Ω) –Điện trở từ các tab, chất điện phân, dải phân cách và các thành phần khác.
• Điện trở trong của đường truyền điện tích (R_ct) –Điện trở của các ion đi qua các tab và chất điện phân. Điều này thể hiện sự khó khăn của phản ứng tab. Thông thường chúng ta có thể tăng độ dẫn điện để giảm điện trở này.
• Điện trở phân cực (R_mt) là điện trở trong do mật độ các ion lithium không đồng đều giữacực âmvà anot. Điện trở phân cực sẽ cao hơn trong các tình huống như sạc ở mức thấpnhiệt độhoặc phí định mức cao.

Thông thường chúng tôi đo ACIR hoặc DCIR. ACIR là điện trở trong được đo bằng dòng điện xoay chiều 1k Hz. Điện trở trong này còn được gọi là điện trở Ohm. cácthiếucủa dữ liệu là nó không thể hiển thị trực tiếp hiệu suất của pin. DCIR được đo bằng dòng điện cưỡng bức không đổi trong thời gian ngắn, trong đó điện áp thay đổi liên tục. Nếu dòng điện tức thời là I và độ biến thiên của điện áp trong thời gian ngắn đó làΔＵ, theo định luật OhmＲ＝ΔＵ／ＩChúng ta có thể lấy được DCIR. DCIR không chỉ là điện trở trong Ohm mà còn là điện trở chuyển điện tích và điện trở phân cực.

Phân tích tiêu chuẩn của Trung Quốc và các nước khác

It'luôn là một khó khăn trong việc nghiên cứu DCIR của pin lithium-ion. Nó'chủ yếu là do điện trở trong của pin lithium-ion rất nhỏ, thường chỉ vài mΩ. Trong khi đó, là một thành phần hoạt động nên khó có thể đo trực tiếp điện trở trong. Ngoài ra, điện trở trong còn bị ảnh hưởng bởi trạng thái của môi trường, như trạng thái nhiệt độ và điện tích. Dưới đây là các tiêu chuẩn đã đề cập về cách kiểm tra DCIR.

• Tiêu chuẩn quốc tế:

IEC 61960-3: 2017:Pin và pin thứ cấp chứa chất điện phân kiềm hoặc không axit khác – Pin và pin lithium thứ cấp dùng cho các ứng dụng di động – Phần 3: Pin và pin lithium thứ cấp hình lăng trụ và hình trụ được làm từ chúng.

IEC 62620:2014:Pin và pin thứ cấp chứa chất điện phân kiềm hoặc không axit khác – Pin và pin lithium thứ cấp sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp.

• Nhật Bản:JIS C 8715-1:2018: Pin và pin lithium thứ cấp sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp - Phần 1: Thử nghiệm và yêu cầu về tính năng
• Trung Quốc không có tiêu chuẩn liên quan về thử nghiệm DCIR.

Giống

Các phương pháp thử nghiệm tương tự nhau giữaIEC 61960-3:2017,IEC 62620:2014VàJIS C 8715-1:2018. Sự khác biệt chính như sau:

1. Nhiệt độ thử nghiệm là khác nhau. IEC 62620:2014 vàJIS C 8715-1:2018quy định 5oCnhiệt độ môi trường xung quanh cao hơn IEC 61960-3:2017. Nhiệt độ thấp hơn sẽ làm cho độ nhớt của chất điện phân cao hơn, khiến chuyển động của các ion thấp hơn. Do đó, phản ứng hóa học sẽ chậm hơn, điện trở Ohm và điện trở phân cực sẽ lớn hơn, điều này sẽ gây ra xu hướng tăng DCIR.
2. SoC thì khác. SoC được yêu cầu trongIEC 62620:2014VàJIS C 8715-1:2018là 50％±10％, trong khiIEC 61960-3:2017là 100%. Trạng thái sạc có ảnh hưởng rất lớn đến DCIR. Thông thường, kết quả kiểm tra DCIR sẽ thấp hơn khi tăng SoC. Điều này liên quan đến quá trình phản ứng. Ở mức SoC thấp,điện trở chuyển điện tíchR_ct sẽ cao hơn; VàR_ct sẽ giảm khi tăng SoC, DCIR cũng vậy.
3. Thời gian xả là khác nhau. IEC 62620:2014 và JIS C 8715-1:2018 yêu cầu thời gian phóng điện dài hơnIEC 61960-3:2017. Chu kỳ xung dài sẽ gây ra xu hướng tăng DCIR thấp hơn và thể hiện sự sai lệch so với tuyến tính. Nguyên nhân là do thời gian xung tăng sẽ gây ra hiệu ứng cao hơnR_ct và trở thànhtrội.
4. Dòng phóng điện là khác nhau. Tuy nhiên dòng phóng điện không nhất thiết liên quan trực tiếp đến DCIR. Mối quan hệ được xác định bởicáithiết kế.
5. Mặc dùJIS C 8715-1:2018đề cập đếnIEC 62620:2014, họ có những định nghĩa khác nhau về pin được đánh giá cao.IEC 62620:2014định nghĩa rằng pin được đánh giá cao có thể xả dòng điện không dưới 7,0C.WhileJIS C 8715-1:2018định nghĩa pin được đánh giá cao là pin có thể xả ở nhiệt độ 3,5C.

Phân tích về thử nghiệm

Dưới đây là biểu đồ chức năng điện áp-thời gian của biện pháp kiểm tra DCIR. Đường cong thể hiện điện trở của tế bào để chúng ta có thể đánh giá hiệu suất.

• Như trong hình, mũi tên màu đỏ tượng trưng choR_Ω. Giá trị liên quan đến iR-drop. iR-drop có nghĩa là sự thay đổi điện áp đột ngột sau khi thay đổi dòng điện. Thông thường khi một tế bào được nhiễm điện, sẽ có'sa sụt áp. Vì vậy chúng ta có thể biết rằngR_Ω của tế bào là0,49mΩ.
• Mũi tên xanh tượng trưngR_ct. R_ct VàR_mt cần chút thời gian để kích hoạt. Thông thường nó xảy ra sau khi giảm điện áp Ohm. Giá trị củaR_ct có thể được đo 1ms sau khi thay đổi hiện tại. Giá trị là0,046mΩ. Thông thườngR_ct sẽ giảm khi tăng SoC.
• Mũi tên màu xanh tượng trưng cho sự thay đổi củaR_mt. Điện áp tiếp tục giảm do sự phân bố không đều của lithium-ion. Giá trị củaR_mt is 0,19mΩ 

Phần kết luận

Kiểm tra DCIR có thể cho thấy hiệu suất của pin. Nó'Đây cũng là một thông số quan trọng đối với R&D. Tuy nhiên, có một số vấn đề cần được xem xét để đảm bảo độ chính xác của phép đo.

• Cần xem xét cách kết nối giữa pin và thiết bị sạc và xả. Điện trở kết nối phải càng thấp càng tốt (đề nghị không lớn hơn0,02mΩ).
• Việc kết nối dây thu điện áp và dòng điện cũng rất quan trọng.ISẽ tốt hơn nếu kết nối ở cùng một phía của các tab. Cần lưu ý không nối dây thu vào dây sạc của thiết bị.
• Độ chính xác của thiết bị sạc và xả cũng như thời gian đáp ứng cũng cần được xem xét. Thời gian phản hồi được đề xuất không quá 10ms. Thời gian phản hồi càng ngắn thì kết quả càng chính xác.